UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL Facultad Regional Santa Fe Cátedra: Tecnología del Hormigón - Ingeniería Civil Profesor: Ing. Ma. Fernanda Carrasco

UNIDAD 6 - PROPIEDADES DE LA MEZCLA FRESCA DE HORMIGON HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO El estado fresco se define como el tiempo que transcurre entre el momento que se puso en contacto el agua con el cemento hasta cuando el hormigón comienza a rigidizarse (fraguado). Muchas de las propiedades exigibles a un hormigón en estado endurecido dependen de las propiedades de éste cuando se encuentra en estado fresco. Las características que debe tener una mezcla fresca dependerán de las características de la estructura a construirse y de los métodos de colocación y compactación disponibles. La falta o la baja calidad de una estructura suele deberse a las malas condiciones de colocación (problemas de segregación, exudación, compactación) que provocan una considerable pérdida de resistencia. Además, en estas condiciones la durabilidad de la estructura se ve afectada cuando el medio al cual está expuesta es suficientemente agresivo. Esto puede suceder a pesar que el comportamiento de la mezcla en el laboratorio fue satisfactorio. Los espesores delgados, la alta densidad de armaduras, los encofrados no estancos, la falta de curado adecuado, hacen que el hormigón no sea suficientemente compacto, resistente y durable. La dosificación de una mezcla de hormigón en laboratorio debe contemplar que la misma se utilizará en una obra donde las condiciones de colocación son totalmente diferentes. El agua juega un rol muy importante en las propiedades del hormigón fresco, pero con una incidencia negativa para las propiedades del material endurecido. El transporte, colocación, compactación, protección y curado, se realizará en forma tal que una vez retirados los encofrados se obtengan estructuras compactas, de aspecto y textura uniformes, resistentes, impermeables, seguras y durables, y en un todo de acuerdo a las necesidades del tipo de estructura y a los requisitos especificados en el CIRSOC 201. A continuación se describen las principales características del estado fresco. UNIFORMIDAD Esta propiedad debe ser mantenida en el tambor de mezclado, durante la colocación y compactación, para lograr un hormigón de propiedades físico-mecánicas y de durabilidad homogéneas en toda su masa. La uniformidad se modifica por los fenómenos de segregación y exudación. Segregación Es la separación de los constituyentes de una mezcla heterogénea de modo que la distribución de tamaños de las partículas componentes deja de ser uniforme. Las diferencias en tamaño y en densidad de las partículas son las causas principales de la segregación, pero su magnitud puede disminuirse con la selección de una granulometría adecuada y un manejo cuidadoso del material. Existen dos tipos de segregación: Segregación interna: en este caso las partículas grandes tienden a separarse, (por asentamiento o descohesión) o la pasta se separa de los agregados.

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Segregación externa: las fuerzas exteriores que actúan sobre el hormigón fresco superan las fuerzas internas de cohesión. Esto ocurre durante el transporte, colocación y vibrado. El hormigón debe colocarse directamente en su posición definitiva, sin moverlo, ni dejarlo fluir sobre los encofrados, ni aplicarle un vibrado prolongado. El vibrado se suspende cuando dejan de aparecer burbujas de aire en la superficie. En hormigones normales la segregación producirá una gran concentración de agregado grueso en la parte inferior del molde y en los hormigones livianos, será en la parte superior, debido a su tendencia a flotar. La segregación origina en la estructura puntos de muy baja resistencia, se forman zonas sin mortero denominados nidos de abeja, que permiten el ataque al hormigón y al acero, de fluidos agresivos. Así se disminuye la seguridad de la estructura y su vida útil. Ensayos de segregación Se utiliza un ensayo ideado por Popovics (Figura 1). Se llena un molde de altura adecuada con hormigón y el mismo es compactado. Luego, se extraen muestras del material fresco de las partes superior e inferior, en forma separada. Se determina por lavado sobre el tamiz de 4.75 mm el porcentaje de agregado grueso en las dos muestras. El factor de segregación, FS, se calcula como el cociente de los pesos de agregado grueso: FS = (Ps/Pi) La segregación no es importante para valores de FS entre 1 y 1,1. A continuación se indican los factores que inciden en forma desfavorables sobre la segregación: • • • • • • •

Mayor tamaño máximo del agregado grueso. Mayor asentamiento. Densidad. La forma lajosa de las partículas. Mayor relación agua/cemento. Deficiencia del contenido de arena (menor cohesión). Aumento del contenido de arena (o de mortero, con el descenso del agregado grueso).

Los aditivos químicos pueden disminuir la tendencia a la segregación del hormigón. El aire intencionalmente incorporado aumenta la cohesión y permite disminuir el contenido de agua por su acción plastificante.

Figura 1: Esquematización del ensayo de segregación (Bascoy)

Exudación Este mecanismo es una forma especial de segregación, donde parte del agua de amasado tiende a ascender hacia la superficie del hormigón recién colocado, por ser el componente de

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menor densidad de la mezcla y a la poca capacidad de la estructura granular para retenerla. Se puede considerar a la exudación como un caso particular de sedimentación. Como consecuencia de la exudación la parte superior del hormigón tiene un relación a/c mayor, es porosa, débil al desgaste y al efecto de congelación. Debajo de las partículas de agregado grueso se acumula agua debilitando la interfaz “pasta-agregado”. También, este efecto se produce debajo de las armaduras, disminuyendo la adherencia entre el hormigón y el acero. El agua deja tras de sí estructuras capilares, orientados en una misma dirección, que aumenta la permeabilidad y facilita el ataque de agentes agresivos (cloruros, sulfatos). En el caso de estructuras de poco espesor, pavimentos, losas, cuando la velocidad de evaporación es mayor que la de exudación se producen fisuras de contracción plástica.

Figura 2: Efectos de la exudación (Bascoy)

Existen dos tipos de exudación: Exudación uniforme: el fenómeno se desarrolla en toda la superficie libre del hormigón. Exudación canalizada: en este caso el agua arrastra las partículas finas de cemento y de agregado. Se produce un sifonaje y también, se puede producir en el caso de encofrados no estancos. Ensayo de exudación Se llena un molde normalizado con hormigón fresco, y se mide periódicamente el volumen de agua exudado o el descenso de un punto de la superficie de hormigón (Figura 3) y se determina los siguientes parámetros: Velocidad de exudación: Se mide en centímetros de asentamiento o volumen de agua exudada por unidad de tiempo. La velocidad en la primera etapa de este proceso es constante. Capacidad de exudación: Esta dada por el porcentaje de agua de mezclado que se exuda. Un valor máximo de exudación un 10%. Tiempo de exudación: la exudación continua hasta que la pasta de cemento ha endurecido lo suficiente, o hasta que se logra un equilibrio entre las fuerzas actuantes, y el descenso del material granular finaliza. También el efecto de fondo en recipientes poco profundos, y el efecto pared en recipientes esbeltos, pueden ser la causa de la finalización de la exudación. Luego de producirse la mayor parte del proceso de exudación, y antes de que se produzca el fraguado del hormigón, se puede proceder a realizar un revibrado del material con el fin de densificarlo, eliminando capilares. Después de esta acción la exudación puede continuar, pero su efecto nocivo será menor y se vera superado por el efecto de la disminución de la relación a/c efectuada. Los factores que disminuyen la exudación son:

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• • • • • •

Finura del cemento. Incorporación de puzolanas. Menor relación agua/cemento. Incorporación intencional de aire. Mayor porcentaje de álcalis o C3A en el cemento. Empleo de cloruro de calcio.

Figura 3: Ensayo de exudación (UNICEN)

TRABAJABILIDAD La resistencia del hormigón se ve seriamente afectada por el grado de compactación por ello la consistencia de la mezcla debe permitir su transporte, colocación y terminación sin segregación y eliminar las burbujas de aire atrapado en la hormigonera. Definición de Trabajabilidad Es la cantidad de trabajo interno útil que se necesita para producir una compactación completa de la mezcla de hormigón. Se habla de trabajo útil porque parte de la energía se gasta en vibrar los encofrados, capas de hormigón ya compactadas o endurecidas. Un hormigón es trabajable, según Waltz, cuando: -

es fácilmente bien mezclado con un esfuerzo razonable. no se produce segregación ni exudación durante el transporte, colocación y compactado. es correctamente compactado con los equipos disponibles. la exudación no produce “canales” o “nidos de abejas” significativos.

Es el efecto combinado de aquellas propiedades del hormigón fresco que determina la cantidad de trabajo interno requerido para colocar, compactar y resistir la segregación (Powers). La trabajabilidad es la cualidad o el conjunto de cualidades que hacen al hormigón más o menos fácil de ser colocado en una estructura. Una mezcla será trabajable en función del equipo disponible de compactación y del tipo de estructura al cual estará destinado. La relación entre el volumen de vacíos entre partículas de agregado y el volumen de pasta está entre 1.03 y 1.10, es decir que hay entre un tres y un 10 % más de pasta que de vacíos a rellenar. Cuanto mayor sea este porcentaje, más plástico será el hormigón. Si la cantidad de pasta es escasa, no se logrará llenar bien los encofrados, no existirá suficiente cohesión en la mezcla, y en consecuencia la mezcla no será trabajable. Para describir el estado fresco del hormigón se emplea el término “consistencia” que es la relativa movilidad o habilidad del hormigón o mortero para fluir. Los términos trabajabilidad y

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consistencia tienen cierto parecido pero miden distintas características. Dos hormigones de igual consistencia (igual asentamiento) pueden tener distinta trabajabilidad en el caso que uno contenga canto rodado y otro piedra partida. Este último será menos trabajable por que su forma y textura originan una mayor fricción interna, que dificulta su movilidad y compactación. También esto se cumple en el caso de hormigones con y sin aire intencionalmente incorporado. Las burbujas de aire incorporado disminuyen la fricción interna de la mezcla. Para el estudio del comportamiento reológico del hormigón se toman en cuenta los modelos de los líquidos ideales o newtonianos o cuerpos plásticos del Bingham. Si se dibuja una curva tensión-velocidad de distorsión de puede observar que para los fluidos newtonianos existe proporcionalidad entre la tensión tangencial y la velocidad de distorsión para todo valor de la tensión aplicada, produciéndose el deslizamiento del fluido aún para tensiones de valor pequeño. Contrariamente, para los cuerpos de Bingham se observan dos zonas de respuesta bien diferenciadas: para valores relativamente bajas el fluido se comporta como si fuese un sólido y no fluye, pero una vez superado un determinado valor de tensión, comienza a fluir como si fuese un fluido ideal (Figura 4). El comportamiento de los cuerpos de Bingham se aplica muy bien a suspensiones concentradas de sólidos en líquidos tales como las pastas de cemento, los morteros y hormigones.

Figura 4: Comportamiento de fluidos ideales y cuerpos de Bingham (Bascoy)

No existe un ensayo que mida, la trabajabilidad de un hormigón. Los parámetros reológicos, viscosidad y punto de fluencia, que definen el comportamiento del estado fresco de este tipo de “fluido” no se han podido medir. Estos valores sólo se han determinado en pastas de cemento, y por ello en el hormigón se miden parámetros tecnológicos (asentamiento), que brindan información sobre alguna de las características del estado fresco. No obstante, se reconoce que para obtener un adecuado comportamiento del hormigón en su estado fresco es necesario que presente: • Máxima deformabilidad, para que llene perfectamente los encofrados, especialmente los ángulos y rincones, y además, envuelva las armaduras para asegurar su protección y adherencia con el hormigón. • Homogeneidad de las fases sólida y líquida, sin segregación ni exudación. • Eliminación de la fase gaseosa con el mínimo de trabajo interno útil. Luego de colocado el hormigón en los moldes o encofrados, se le debe entregar un trabajo manual o mecánico (vibrador de inmersión o de superficie) para eliminar el aire ocluido en el mezclado en la hormigonera. Se admite que en una compactación normal quede entre 1 y 1.5 % de aire. Para eliminar este aire residual es necesario una compactación más fuerte, implicando la utilización de encofrados reforzados y/o un mayor tiempo de vibrado. Esto trae aparejado en un incremento del costo de producción. La experiencia demuestra que mientras el contenido de aire no supere el 5%, la incidencia sobre la resistencia es muy pequeña comparada con los vacíos dejados por el agua.

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FACTORES QUE AFECTAN LA TRABAJABILIDAD Contenido de agua El agua de mezclado es el principal factor que afecta la trabajabilidad, por su efecto lubricante. Si el contenido de agua y el resto de las proporciones de la mezcla son fijas, la trabajabilidad esta gobernada por el tamaño máximo del agregado grueso, su granulometría, su forma y textura. En las obras donde el control no es muy bueno es común la incorporación de una cantidad adicional de agua para disminuir el esfuerzo de colocación. Este procedimiento inadecuado altera la relación a/c de la mezcla, provocando una disminución de la resistencia y de la durabilidad de la estructura. El contenido de agua será el mínimo necesario para obtener la consistencia adecuada. Relaciones “agua/cemento” y “agregado/cemento” La trabajabilidad esta relacionada con la cantidad de “lubricantes” presentes (contenido de agua y proporción entre agregado y cemento) y la fluidez del “lubricante” (agua/cemento). Esto hace que sobre la trabajabilidad influyan las relaciones “aIc” y “agregado/cemento”, quienes junto al contenido de agua forman un sistema de tres factores, de los cuales sólo dos de ellos son independientes: Por ejemplo: si ¡a relación “Ag/c” disminuye y “a/c” se mantiene constante; el contenido de agua aumenta y la trabajabilidad también. Por otra parte, si el contenido de agua es constante y la relación “Ag/c” disminuye; la relación “a/c” disminuye y la trabajabilidad se mantiene. Agregados La granulometría y la relación “alc” se deben considerar juntas, ya que la granulometría que produce el hormigón más trabajable para una determinada relación “a/c”, puede no ser la mejor para otra relación “alc”. Para una determinada relación “alc” hay un valor de la relación “agregado grueso/agregado fino” que provoca la más alta trabajabilidad. El CIRSOC 201 establece que para tamaños máximos desde 13,2 a 26,5 mm, la relación “agregado fino/total de agregados” estará comprendida entre 50 y 40%. Para tamaños mayores, entre 26,5 y 50 mm, estos valores serán 42 y 34 %. Al aumentar la superficie específica del agregado fino es necesario un mayor contenido de agua para mantener la trabajabilidad, siendo entonces las características de la arena fundamentales en la determinación del contenido de agua. En los métodos de dosificación, a medida que se reduce el módulo de finura de la arena se incrementa el volumen de agregado grueso con el fin de mantener constante la superficie específica de los agregados totales y en consecuencia el contenido de agua no varía. Contenido de Finos El reglamento CIRSOC 201 establece para asegurar la trabajabilidad necesaria y una textura cerrada, los contenidos mínimos del material que pasa el tamiz IRAM 300 µm (N° 50). Estas partículas comprenden al cemento, parte fina de los agregados fino y grueso y otros materiales pulverulentos empleados (adiciones minerales). La presencia de este material fino es importante cuando el hormigón se bombeará o se lo empleará en estructuras delgadas muy armadas (Tabla 1). Tabla 1: Contenido mínimo de material que pasa el Tamiz IRAM 300 µm (CIRSOC 201) TAMAÑO MÁXIMO (mm)

CONTENIDO DE FINOS (kg/m³)

13.2 19.0 26.5 37.5 53.0

480 440 410 380 350

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Aditivos Los aditivos reductores de agua, los incorporadores de aire y los superfluidificantes provocan en las mezclas un aumento de la trabajabilidad, permitiendo reducir el contenido de agua y en algunos casos, el contenido de cemento. Los reductores permiten reducir aproximadamente un 8 % de agua, en cambio los superfluidificantes, hasta un 30 %. Tiempo y Temperatura En muchas oportunidades el hormigón se transportará un largo período hasta su colocación, (hormigón elaborado) y también, la temperatura de obra suele ser mayor a la existente en el laboratorio cuando se diseñó la mezcla. El tiempo y la temperatura modifican la reacción de hidratación, el contenido de agua por evaporación y la rigidez de la mezcla, provocando una pérdida de asentamiento. Por ello es necesario tener en cuenta estos dos parámetros cuando el hormigón se colocará en condiciones diferentes a las de laboratorio (figura 5).

Figura 5: Influencia de la temperatura y el tiempo sobre el asentamiento (UNICEN)

MEDICIÓN DE LA TRABAJABILIDAD Desafortunadamente no se conoce ninguna prueba de laboratorio o de obra que mida directamente la trabajabilidad en la forma que se definió. Los ensayos que se efectúan suministran información útil dentro de un intervalo de variación de trabajabilidad. Prueba de Asentamiento (IRAM 1536: 1978) Es conocido como el ensayo de cono de Abrams, no mide la trabajabilidad, mide la consistencia (deformabilidad) pero es útil para detectar variaciones en la uniformidad de la mezcla de proporciones nominales determinadas. El método es sensible para variaciones del contenido de agua. El rango de validez de este ensayo esta comprendido entre los 2 y 17 cm. El coeficiente de variaciones del orden del 10 %, siendo un valor normal para otros tipos de ensayos. Es aplicable a hormigones plásticos con agregados gruesos hasta tamaño nominal de 37.5 mm. En el caso de agregados de mayor tamaño, el método es aplicable cuando se realiza sobre la fracción de hormigón que pasa el tamiz IRAM 37.5 mm. El hormigón se colocará con el menor asentamiento posible que permita cumplir con las condiciones del estado fresco. Salvo en casos excepcionales no se permite colocar hormigones con asentamiento superior a 16 cm. Cuando se emplee un hormigón liviano el asentamiento no será superior a 8 cm cuando se compacte con vibrador y no superará los 12 cm cuando la compactación sea en forma manual.

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Procedimiento de Ensayo Se llena el molde troncocónico, de 30cm de altura y de diámetros superior de 10 cm e inferior de 20 cm, en tres capas de igual volumen, con una muestra de hormigón representativa del pastón. Cada capa se compacta con 25 golpes con una varilla de acero de 16 mm de diámetro, con punta redondeada. Se enrasa y luego, se retira el molde. Se mide el asentamiento de la mezcla. Si la masa de hormigón se rompe se debe repetir el ensayo dado que la rotura puede deberse a un mal llenado o a la falta de cohesión de la mezcla. Tabla 2: Aspecto, Asentamiento y Método de Compactación. Rango

Ensayo de evaluación aplicable

Consistencia

Remoldeo (V) (seg.)

Asentamiento (A) (cm)

Extendido (E) (cm)

Muy seca

5,0 < V ≤ 50,0 ± 2,0

------

------

Tiempo de remoldeo en el dispositivo VeBe

Seca

------

2,0 < A ≤ 5,0 ± 1,0

------

Asentamiento del cono de Abrams

Plástica

------

5,0 < A ≤ 10,0 ± 2,0

------

Asentamiento del cono de Abrams

Muy plástica

------

10,0 < A ≤ 15,0 ± 2,0

50 < E ≤ 55 ± 1,0

Asentamiento del cono de Abrams Extendido en la mesa de Graf

Fluida

------

15,0 < A ≤ 18,0 ± 3,0 (*)

55 < E ≤ 60 ± 2,0

Asentamiento del cono de Abrams Extendido en la mesa de Graf

Muy fluída

------

------

60 < E ≤ 65 ± 2,0

Extendido en la mesa de Graf

(*) La tolerancia en + es válida siempre que el asentamiento medido sea igual o menor que 20,0 cm.

Figura 6: Influencia de la temperatura y el tiempo sobre el asentamiento (Bascoy)

Este ensayo se complementa con una observación del comportamiento del material desmoldado sometido a un golpeteo lateral con la varilla de compactar. También se debe observar la terminación de la superficie del hormigón al ser tratada con la cuchara de albañil,

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esto nos permite establecer si existe un exceso de arena o de agregado grueso. El conjunto de información dado por estas tres determinaciones nos permiten tener una idea más acabada de la trabajabilidad. El reglamento CIRSQC 201 establece diferentes ámbitos de consistencia que se muestran en la Tabla 2. PRUEBA DE FLUIDEZ (IRAM 1690:1986) Esta prueba indica la consistencia y la tendencia a la segregación del hormigón, midiendo la dispersión de un pequeño volumen de material sujeto a un número establecido de sacudidas sobre una mesa de Graf. Esta prueba es valiosa para estudiar la segregación, da también una buena idea de la consistencia de las mezclas rígidas, ricas y más bien cohesivas. El aparato consta de una mesa de latón de 76 x 76 cm y montada de una manera que pueda ser sacudida por medio de caídas de 4 cm. Se llena molde troncocónico de 20 cm de altura y diámetros de 13 y 20 cm, en dos capas compactadas 10 veces con la varilla de compactación. Se retira el molde. Se levanta la mesa y se la deja caer 15 veces en 25 seg. Se miden dos diámetros, perpendiculares, de la mezcla esparcida, tomando el valor promedio como extendido (Figura 7). Este método tiene como inconveniente que mezclas muy fluidas, con alto contenido de agua, dan una fluidez alta, aunque no resultan ser sinónimo de trabajabilidad. El material en este caso es segregable.

Figura 7: Ensayo de la mesa de Graf (Bascoy)

PRUEBA VeBe (IRAM 1767:2004) Este ensayo es afín a la prueba de remoldeo. Aquí se omite el anillo interior y la compactación se logra por medio de una mesa vibradora. La prueba finaliza cuando ¡a placa de vidrio superior queda totalmente mojada por el hormigón. El parámetro que se mide es el tiempo necesario para remoldear la mezcla. El campo de aplicación es el de hormigones muy secos. Este método es representativo de la forma en que el material se coloca en obra. El nombre del mismo se debe a las iniciales de su inventor, V. Bahrner, de Suecia (figura 8).

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Figura 8: Ensayo de remoldeo de VeBe

PRUEBA DE LA SEMI-ESFERA DE KELLY (IRAM 1689: 1972) Es una prueba de penetración sencilla, fácilmente de aplicar en obra. Consiste en determinar la profundidad que un hemisferio de metal de 13,6 kg. se hundirá en el hormigón bajo su peso propio. El espesor de la capa de material a ensayar debe ser mayor de 3 veces el tamaño máximo del agregado grueso o al menos 20 cm, y la menor dimensión lateral de 46 cm. La caída de la semi-esfera es conveniente realizarla de manera guiada para evitar que se incline y roce el eje con el marco y modifique el resultado. La penetración resulta aproximadamente igual a la mitad del asentamiento. En el caso de aplicar este método a hormigones livianos el peso de la semi-esfera es de 9,0 kg. Este ensayo puede realizarse en una bandeja o carretilla; también, en encofrados antes de cualquier manipuleo (figura 9).

Figura 9: Ensayo de semi-esfera de Kelly (Bascoy)

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FRAGUADO DEL HORMIGÓN El cambio de consistencia del hormigón desde un estado fluido a rígido (fraguado), debe diferenciarse del fraguado del cemento en cuanto al objetivo de su conocimiento. El ensayo de fraguado de cemento es un indicador de la calidad del mismo y se efectúa sobre una pasta de cemento de condiciones estándar. En cambio, cuando se trata de hormigón, el ensayo se realiza sobre una mezcla con las condiciones en que será utilizada en obra, y su resultado sirve para establecer el tiempo en que el material se puede colocar, compactar, terminar superficialmente, sin destruir los vínculos físico-químicos que se van formando. El fraguado es causado por una hidratación selectiva de alguno de los componentes del cemento, siendo el C3A y C3S, los primeros en reaccionar. También, es un ensayo válido para estudiar el efecto de aditivos sobre el proceso de fraguado. Se debe distinguir la diferencia entre el término fraguado y el de endurecimiento, siendo este último el desarrollo de resistencia de la mezcla fraguada. El fraguado del hormigón se determina sobre una muestra de mortero obtenido por tamizado del hormigón con las proporciones y materiales tal cual se empleará en obra. Sobre el mortero periódicamente se determina la resistencia a la penetración con una aguja Proctor. A medida que el material va rigidizándose, se cambia la aguja por otra más fina a fin de disminuir el esfuerzo para alcanzar una penetración de una pulgada. Los valores de resistencia a penetración se grafican en función del tiempo. Se establece que el tiempo de fraguado inicial se corresponde con una resistencia a penetración de 35 kg/cm2, y el tiempo final cuando la resistencia alcanza los 280 kg/cm2. La relación agua/cemento, es relativamente mayor que la empleada en el ensayo de cemento, es decir que la’ partículas se encuentran más separadas, siendo esto la causa por la cual los tiempos de fraguado se pueden incrementar en el hormigón. La presencia de aditivos químicos y la modificación de la temperatura ambiente tienen una gran incidencia sobre el tiempo de fraguado. Cuando se alcanzó el tiempo final, el hormigón tiene una resistencia a compresión del orden de 7 kg/cm2. En la tabla 3 se indican los aspectos diferenciales de los ensayos de fraguado de cemento y de hormigón. En ambos casos se trata de un ensayo de penetración, con límites convencionales para determinar el comienzo y fin del fraguado. No se observa un cambio abrupto en alguna de las propiedades de la pasta o del hormigón que nos indique el comienzo del fraguado. Tabla 3: Comparación entre Ensayos de Fraguado de Cemento y Hormigón PARÁMETRO DE ENSAYO Muestra de ensayo Relación “a/c” Profundidad de penetración Carga de penetración Diámetro de la aguja Tiempo inicial Tiempo final

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SOBRE CEMENTO Pasta Normal Estándar Variable Constante Constante Penetración = 35 mm Penetración = 0 mm

SOBRE HORMIGÓN Mortero De obra Constante = 1” Variable Variable 2 Penetración = 35 k/cm 2 Penetración = 280 k/cm

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Figura 10: Ensayo de semi-esfera de Kelly (Bascoy)

MEZCLADO DEL HORMIGÓN Todo hormigón se debe mezclar completamente hasta que tenga una apariencia uniforme, con todos sus ingredientes igualmente distribuidos. El mezclado del hormigón a mano es caro en mano de obra y en tiempo. El reglamento CIRSOC 201 admite este procedimiento solo en casos excepcionales, para pequeños volúmenes de hormigón de resistencia menor de 80 kg/cm2, o para completar el moldeo de un elemento estructural en caso de desperfecto de la hormigonera. El objeto del mezclado es la de cubrir la superficie de todas las partículas de agregado con pasta de cemento, hacer una masa uniforme. Esta uniformidad no debe perturbarse en el proceso de descarga. Las mezcladoras no se deben cargar más que sus capacidades y se deben operar en la velocidad de mezclado recomendada por el fabricante. Se puede aumentar la producción con el uso de mezcladoras mayores o con mezcladoras adicionales, pero no a través del aumento de la velocidad de mezclado o de la sobrecarga del equipo con el cual se cuenta. Si las palas (aspas o paletas) de la mezcladora se desgastan o se recubren con hormigón endurecido, el mezclado va a ser menos eficiente. Estas condiciones se deben corregir. La eficiencia de una mezcladora puede medirse por la variabilidad de la mezcla descargada en varios recipientes, sin interrupción del flujo de hormigón. Se mide la variación de los porcentajes de agregado grueso y fino, peso unitario, contenido de aire, asentamiento y contenido de agregado grueso. El hormigón ligero (liviano) estructural se puede mezclar de la misma manera que el hormigón de peso normal, cuando el agregado tiene menos que 10% de absorción total en masa o cuando la absorción es menor que 2 % en masa en las dos primeras horas de inmersión en agua. Mezclado Estacionario El hormigón a veces se mezcla en la obra a través de una mezcladora estacionaria. Las mezcladoras estacionarias incluyen tanto las mezcladoras en obra como las mezcladoras en plantas de hormigón elaborado. Están disponibles en volúmenes de hasta 9 m³ y pueden ser del tipo basculante o fijo o del tipo de pala rotatoria con abertura superior o del tipo paleta. Todos los tipos pueden estar equipados con botes de carga y algunos son equipados con un canalón de descarga giratorio. Muchas mezcladoras estacionarias tienen dispositivos para medir el tiempo y algunos se pueden regular para que no se pueda descargar la mezcla sino hasta que haya transcurrido el tiempo designado.

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Este tiempo varía con el tipo de mezcladora utilizada. En el sentido estricto, no es el tiempo de mezclado, sino el número de revoluciones de la mezcladora, el que marca el criterio para lograr un mezclado adecuado. Generalmente con veinte revoluciones resulta suficiente. No pueden darse reglas generales sobre el orden de ingreso de los materiales a la mezcladora, por que dependen de las propiedades, tanto de la mezcla como de la mezcladora. Generalmente, se coloca al principio una pequeña cantidad de agua (hasta un 10% del agua de mezclado) seguida de todos los materiales sólidos, que de ser posible se deben agregar en forma uniforme y simultánea. Es aconsejable que la mayor parte del agua se agregue al mismo tiempo, dejando el resto para después de efectuada la mezcla de los materiales sólidos. El CIRSOC establece que el resto del agua debe agregarse antes de transcurrir 25 s después que ingresaron los materiales sólidos. Para mezclas secas conviene colocar parte del agua y el agregado grueso para humedecer toda la superficie del mismo. Cuando se emplean pequeñas mezcladoras, es conveniente alimentarlas primero con el agregado fino, parte del grueso y el cemento. Después, el agua y finalmente el resto del agregado grueso para que rompa los posibles grumos que se han formado. Si se utilizan aditivos retardadores o reductores de agua, se los debe adicionar siempre en la misma secuencia en el ciclo de carga. De otra manera, pueden ocurrir grandes variaciones en el tiempo de fraguado o en el porcentaje de aire incluido (incorporado). La adición del aditivo debe completarse dentro del primer minuto después de la adición completa del agua al cemento o antes del inicio de los últimos ¾ del ciclo de mezclado, cualquiera que ocurra primero. Si se emplean dos o más aditivos en la misma mezcla de hormigón, deben ser adicionados separadamente. Esto para prevenirse cualquier interacción que pueda interferir en la eficiencia de cualquiera de los aditivos y que pueda afectar las propiedades del hormigón. Además, la secuencia en la cual se los adiciona a la mezcla también puede ser importante. El CIRSOC establece el tiempo de mezclado mínimo en 90 s, a partir del momento en que ingresaron todos los materiales. Pero si se demuestra que con los equipos disponibles se puede lograr un hormigón con las condiciones de uniformidad y resistencia exigidos, el tiempo mínimo de mezclado puede ser 60 s en pastones de hasta un 1 m³. Para capacidades mayores, el tiempo de mezclado debe ampliarse 15 s por cada 750 dm³ o fracción mayor. Establece, además, el tiempo máximo de 5 minutos en pastones de hasta 2 m³, en condiciones de trabajo y ambientales normales. Para capacidades mayores, el tiempo máximo será el necesario para lograr un a mezcla uniforme. Un tiempo de mezclado demasiado largo tiene los siguientes inconvenientes: • • • •

Evaporación del agua, menor trabajabilidad. Trituración de agregados, granulometría más fina, menor trabajabilidad. Aumento de la temperatura por fricción. Reducción del aire intencionalmente incorporado, 1/6 por hora.

Hormigón Elaborado El hormigón elaborado se dosifica y se mezcla fuera de la obra y se entrega en la construcción en el estado fresco. Se puede producir por uno de los siguientes métodos: 1. El hormigón se mezcla completamente en la mezcladora estacionaria en la planta y se lo entrega en un camión agitador, en un camión mezclador operando en la velocidad de agitación o en un camión no agitador. La Figura 11 muestra una planta de hormigón elaborado. 2. El hormigón se mezcla parcialmente en la mezcladora estacionaria y el mezclado se completa en el camión mezclador. 3. El hormigón mezclado en el camión se mezcla completamente en el camión mezclador.

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Cuando se emplea un camión mezclador para el mezclado completo, normalmente se requieren de 70 a 100 revoluciones del tambor y de las palas en la tasa de rotación designada por fabricante como velocidad de mezclado para producir hormigón con la uniformidad deseada. Después de 100 revoluciones, éstas se deben realizar a una tasa de rotación designada por el fabricante como velocidad de agitación. La velocidad de agitación es normalmente de 2 a 6 rpm y la velocidad de mezclado de 6 a 18 rpm. El mezclado con velocidades elevadas por periodos prolongados de más de 1 hora, puede resultar en pérdida de resistencia, incremento de la temperatura, pérdida excesiva del aire incorporado y pérdida acelerada del asentamiento del hormigón. Cuando se usan camiones mezcladores, se limita el tiempo entre mezclado y descarga completa del hormigón en la obra a 1 ½ hora o antes que el camión haya logrado 300 revoluciones después de la adición del agua al cemento y agregados, o de introducir el cemento a los agregados. Los mezcladores y agitadores se deben siempre operar dentro de los límites de volumen y velocidad de rotación designados por el fabricante del equipo. Remezclado del Hormigón El hormigón fresco que se agita en el tambor de la mezcladora tiende a rigidizarse antes del desarrollo del fraguado inicial. Este hormigón se puede utilizar si por medio del remezclado se vuelve suficientemente plástico para que se lo compacte en los encofrados. No se debe permitir la adición indiscriminada de agua para tornar el hormigón más fluido porque esto baja la calidad del hormigón. La adición tardía del agua y el remezclado para retemplar la mezcla pueden reducir considerablemente la resistencia del hormigón. TRANSPORTE Y MANEJO DEL HORMIGÓN La planificación anticipada puede ayudar en la elección del método más apropiado de manejo para una aplicación. Considere las siguientes situaciones que, si suceden durante el manejo y la colocación, pueden afectar seriamente la calidad de la obra: Retrasos. El objetivo de la planificación de cualquier programa de trabajo es producir el trabajo con la mayor rapidez, con la menor cantidad de mano de obra y con el equipo adecuado. Las máquinas para transporte y manejo de hormigón están mejorando continuadamente. La mayor productividad se logrará si se planea el trabajo para que se aprovechen al máximo, el personal y los equipos y si estos se seleccionan para que se reduzcan los retrasos durante la colocación del hormigón.

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Figura 11: Esquema de planta elaboradora de hormigón (PCA)

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Endurecimiento Prematuro y Secado. El hormigón empieza a endurecerse en el momento que se mezclan los materiales cementantes y el agua, pero el grado de endurecimiento que ocurre en los primeros 30 minutos no representa un problema. El hormigón que se mantiene en agitación generalmente se lo puede colocar y compactar en un periodo de 1½ hora después del mezclado, a no ser que la temperatura elevada del hormigón o el contenido alto de cemento aceleren excesivamente la hidratación. La planificación debe eliminar o minimizar las variables que permitirían el endurecimiento del hormigón en un grado tal que no se logre la compactación completa y que torne el acabado difícil. Menos tiempo está disponible durante las condiciones que apresuran el proceso de endurecimiento, tales como clima caluroso y seco, uso de aceleradores y hormigón caliente. Segregación. La segregación es la tendencia del agregado grueso de separarse del mortero. Esto resulta en que parte de la mezcla tiene poca cantidad de agregado grueso y el resto tiene cantidad excesiva. La parte que tiene poca cantidad de agregado grueso tiende a retraerse y a fisurarse más, presentando poca resistencia a la abrasión. La parte con cantidad excesiva de agregado puede ser muy áspera, dificultando la consolidación y acabado completos, siendo una causa frecuente de aparecimiento de agujeros. Métodos y Equipos de Transporte y Manejo del Hormigón La Tabla 4 resume los métodos y los equipos más comunes para el transporte del hormigón hasta el punto donde se lo debe colocar. En los últimos 75 años, ha habido pocos cambios significativos en los principios de transporte del hormigón. Lo que ha cambiado es la tecnología que ha llevado al desarrollo de una maquinaria mejor para elaborar el trabajo más eficientemente. La carretilla y el carretón, aún se utilizan, pero avanzaron y ahora se puede encontrar la versión motorizada. El balde o tolva arrastrado por una rueda de polea se ha transformado en un balde y una grúa y el vagón tirado por caballos se ha convertido en los camiones mezcladores. Hace años el hormigón se colaba en los edificios de hormigón armado a través de torres y canalones largos. Esta torre era contraventada y colocada en la parte central de la obra con una tolva en su parte superior, a la cual se llevaba el hormigón mediante un torno de elevación. Una serie de canalones suspendidos por la torre permitía que el hormigón fluyera por gravedad directamente al punto deseado. A medida que los edificios con estructura de hormigón se volvieron más altos, la necesidad de levantar la armadura de refuerzo, los encofrados y el hormigón a niveles más elevados condujo al desarrollo de las torre grúa. Eso es rápido y versátil pero, al planearse un trabajo, se debe tener en cuenta que posee sólo un gancho. La concepción de la cinta transportadora es vieja pero ha cambiado mucho a lo largo de los años. Recientemente, se empezaron a utilizar las cintas transportadoras montadas en camiones mezcladores. El proceso neumático de hormigón proyectado fue patentado en 1911 y literalmente no ha cambiado. La primera bomba mecánica para hormigón fue desarrollada en los años 50. El avance de las bombas móviles con pluma de colocación hidráulica es probablemente la innovación individual más importante en los equipos de manejo de hormigón. Su empleo es económico tanto para grandes como pequeñas cantidades de hormigón, dependiendo de las condiciones de la obra. En proyectos de pequeños a medianos, se puede usar la combinación de camión mezclador, bomba y pluma para el transporte y la colocación del hormigón.

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Tabla 4. Métodos y equipos para transporte y manejo del hormigón Equipo

Tipo de trabajo más adecuado para el equipo

Ventajas

Puntos a fijarse

Baldes (cubos, cubetas, tolvas)

Usados con las grúas, cablevías y helicópteros para la construcción de edificios y presas. Transporta el concreto directamente del punto de descarga en la central hasta el encofrado o hasta un punto secundario de descarga.

Permite el aprovechamiento total de la versatilidad de las grúas, cablevías y helicópteros. Descarga limpia. Gran variedad de capacidades.

Escoja la capacidad del cubo de acuerdo con el tamaño de la mezcla y la capacidad en equipo de colocación. Se debe controlar la descarga.

Bombas

Usadas para transportar hormigón directamente desde el punto de descarga de la central hasta el encofrado o el punto de descarga secundario.

La tubería ocupa poco espacio y se la puede extender fácilmente. La descarga es continua. La bomba puede mover el hormigón vertical y horizontalmente. Bombas montadas en camiones pueden entregar hormigón tanto en obras pequeñas como en grandes proyectos. Las plumas estacionarias proveen hormigón continuamente para la construcción de edificios altos.

Se hace necesario un suministro de hormigón fresco constante con consistencia media y sin la tendencia a segregarse. Se debe tener cuidado al operar la tubería para garantizar un flujo uniforme. Además, se la debe limpiar al concluirse cada operación. El bombeo vertical, con curvaturas y a través de mangueras flexibles va a reducir considerablemente la distancia máxima de bombeo.

Camión agitador

Usados para transporte de hormigón para pavimentos, estructuras y edificios. La distancia de transporte debe permitir la descarga del hormigón en 1 ½ hora, pero este límite se puede ignorar bajo ciertas circunstancias.

Se operan desde una central mezcladora donde se produce hormigón de calidad bajo condiciones controladas. La descarga desde los agitadores es controlada. Hay uniformidad y homogeneidad del hormigón en la descarga.

El tiempo de descarga debe adecuarse a la organización de la obra. El personal y los equipos deben estar listos en la obra para el manejo del hormigón.

Camión mezclador

Usados para transporte de hormigón para pavimentos, estructuras y edificios. La distancia de transporte debe permitir la descarga del hormigón en 1 ½ hora, pero este límite se puede ignorar bajo ciertas circunstancias.

No se necesita de central mezcladora, sólo una planta de dosificación, pues el hormigón se mezcla completamente en el camión. La descarga es la misma que en el camión agitador.

El tiempo de descarga debe adecuarse a la organización de la obra. El personal y los equipos deben estar listos en la obra para el manejo del hormigón. El control de la calidad del hormigón no es tan bueno como en la central mezcladora.

Camiones no agitadores

Usados para transportar hormigón en distancias cortas sobre pavimentos lisos.

El costo de capital del equipo no agitador es menor que el de los camiones agitadores o mezcladores.

El asentamiento del hormigón se debe limitar. Posibilidad de segregación. Se necesita de una altura libre para levantar el cuerpo del camión en la descarga.

Canalones sobre camión mezclador

Para transportar hormigón a un nivel inferior, normalmente abajo del nivel del terreno, en todos los tipos de construcción de hormigón.

Bajo costo y facilidad de maniobrar. No se necesita fuerza, pues la gravedad hace la mayor parte del trabajo.

La inclinación debe variar entre 1:2 y 1:3. Los canalones se deben soportar adecuadamente en todas las posiciones. Son necesarios arreglos en las extremidades para evitar la segregación.

Canalones de desnivel

Usados en la colocación del hormigón en encofrados verticales de todos los tipos. Algunos canalones son de una pieza de tubo producido en lona con goma flexible, mientras que otros son cilindros de metal articulados montados (trompa de elefante)

El canalón de desnivel lleva el hormigón directamente al encofrado y lo conduce hacia el fondo sin segregación. Su empleo evita el derrame de la lechada y del hormigón sobre el acero de refuerzo o los laterales del encofrado, el cual es dañino cuando se especifican superficies vistas. También van a prevenir la segregación de las partículas de agregado grueso.

Deben ser suficientemente grandes con aberturas abocinadas en las cuales se puede descargar el hormigón sin derramarlo. La sección transversal del canalón de desnivel se debe escoger para permitir su inserción en el encofrado sin interferir en la armadura de acero.

Carretillas manuales y motorizadas

Para transporte corto y plano en todos los tipos de obra, especialmente donde la accesibilidad al área de trabajo es restricta.

Son muy versátiles y por lo tanto ideales en interiores y en obras donde las condiciones de colocación están cambiando constantemente.

Lentas y de trabajo intensivo.

Esparcidores (extendedores) de tornillo

Usados para esparcir hormigón en áreas grandes, tales como en pavimentos y losas de puentes

Con un esparcidor de tornillo, una mezcla de hormigón descargada de un balde o un camión se puede esparcir rápidamente sobre un área ancha con un espesor constante. El hormigón esparcido tiene una buena uniformidad de compactación antes de que se emplee la vibración para la compactación final.

Los esparcidores se usan normalmente como parte de un tren de pavimentación. Se los deben usar para esparcir el hormigón antes que la vibración sea aplicada.

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Tabla 4. Métodos y equipos para transporte y manejo del hormigón (continuación) Equipo

Tipo de trabajo más adecuado para el equipo

Ventajas

Puntos a fijarse

Cintas transportadoras

Para transportar horizontalmente el hormigón o a niveles más abajo o más arriba. Normalmente se posicionan entre los puntos de descarga principal y secundario.

Las cintas transportadoras tienen alcance ajustable, desviador viajero y velocidad variable, sea hacia delante o en reversa. Puede colocar rápidamente grandes volúmenes de hormigón, aún cuando el acceso es limitado.

Son necesarios arreglos en las extremidades de descarga para prevenir la segregación y para no dejar mortero en la cinta de regreso. En climas adversos (calurosos y con viento) las cintas largas necesitan de cubiertas.

Cintas transportadoras montadas sobre camión mezclador

Para transportar el hormigón a un nivel inferior, al mismo nivel o a un nivel más alto.

Los equipos de transporte llegan con el hormigón. Tienen alcance ajustable y velocidad variable.

Son necesarios arreglos en las extremidades de descarga para prevenir la segregación y para no dejar mortero en la cinta de regreso.

Grúas y balde

Es el equipo adecuado para trabajo arriba del nivel del terreno.

Pueden manejar hormigón, acero de refuerzo, encofrados y artículos secos en puentes y edificios con estructura de hormigón.

Tiene un solo gancho. Se hace necesario un planeamiento cuidadoso entre el comercio y la operación para mantener la grúa ocupada.

Mezcladoras de dosificación móviles

Usadas en la producción intermitente de hormigón en la obra o donde se necesitan sólo pequeñas cantidades.

Es un sistema combinado de transporte, dosificación rápida y precisa para la dosificación rápida y precisa del hormigón especificado. Operado por un solo hombre.

Operación sin problemas que requiere una buena manutención preventiva del equipo. Los materiales deben ser idénticos a aquellos originalmente empleados en el diseño de la mezcla.

Pistolas neumáticas (Hormigón proyectado)

Usadas donde se va a colocar el hormigón en sitios difíciles y en secciones finas con áreas grandes.

Ideal para la colocación del hormigón en formas libres de encofrados, en reparaciones de estructuras, en recubrimientos protectores, cubiertas delgadas y paredes de edificios con encofrados en una cara.

La calidad del trabajo depende de la destreza del operador del equipo. Sólo se debe emplear un lanzador de hormigón con experiencia.

Tremie (tubo embudo)

Para la colocación de hormigón bajo el agua.

Se la puede usar para verter hormigón en la cimentación u otra estructura bajo el agua.

Se hacen necesarias precauciones para que se garantice que la extremidad de descarga del tubo esté siempre enterrada en el hormigón fresco, de modo que se preserve el sello entre el agua y la masa del hormigón. Su diámetro debe ser de 250 a 300 mm, a menos que haya presión disponible. Las mezclas de hormigón necesitan más cemento (aprox. 390 kg/m3) y un asentamiento elevado, de 150 a 230 mm, porque el hormigón tiene que fluir y consolidarse sin vibración.

PREPARACIÓN ANTES DE LA COLOCACIÓN (COLADO) La preparación antes de la colocación (colado) del hormigón en pavimentos o losas sobre el terreno incluye compactación, formación de guarniciones y humedecimiento de la subrasante, levantamiento de los encofrados y colocación y ajuste de la armadura y de otros artículos insertados. El humedecimiento de la subrasante es importante, especialmente en un clima cálido y seco, para evitar que la subrasante absorba mucha agua del hormigón. Esto también aumenta la humedad del aire en el medio circundante, disminuyendo la evaporación de la superficie del hormigón. La resistencia o la capacidad de soporte de la subrasante deben ser adecuadas para resistir las cargas estructurales previstas. Los encofrados se deben colocar, limpiar, fijar y apuntalar arriostrar adecuada y precisamente y se los puede construir o forrar con materiales que ofrezcan la terminación el deseada del hormigón endurecido. Los encofrados de madera, a menos que se los aceite o trate con agentes desmoldantes, se deben humedecer antes de la colocación del hormigón, para que no absorban el agua de la mezcla y no se hinchen. Los encofrados se deben construir para que su remoción cause un daño mínimo al hormigón. En encofrados de madera, se debe evitar el uso de clavos muy grandes o de muchos clavos para facilitar su remoción y reducir el daño. En hormigón arquitectónico, el agente desmoldante no debe manchar el hormigón.

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La armadura debe estar limpia y libre de herrumbre suelta o costras de laminado cuando se coloca el hormigón. Al contrario de la subrasante, el acero de refuerzo puede estar más frío que 0 °C con consideraciones especiales. El mortero de colados previos, que salpica las barras de refuerzo, no se necesita retirar del acero ni tampoco de otros artículos insertos, si la próxima capa se completará en pocas horas. Sin embargo, el mortero suelto y seco se debe remover de los artículos que se vayan a insertar en entregas de hormigón posteriores. Todo equipo utilizado para colocar el hormigón debe estar limpio y en buenas condiciones de uso. Además, equipos de reserva deben estar disponibles en caso que ocurra alguna falla. COLOCACIÓN DEL HORMIGÓN El hormigón se debe depositar en forma continua lo más cerca posible de su posición final sin segregación. En la construcción de losas, la colocación debe empezar a lo largo del perímetro en un extremo del trabajo, descargando cada amasada contra el hormigón colocado anteriormente. No se debe verter el hormigón en pilas separadas para luego nivelarlo y trabajarlo simultáneamente, ni tampoco se debe colocar el hormigón en pilas grandes y moverlo horizontalmente para su posición final. Tales prácticas resultan en segregación, pues el mortero tiende a fluir adelante del material grueso. En general, se debe colocar el hormigón en muros, losas espesas o cimentaciones en capas horizontales de espesor uniforme y cada capa se debe consolidar totalmente antes de la colocación de la próxima capa. La velocidad de colocación debe ser suficientemente rápida para que el hormigón colocado previamente no haya fraguado cuando se coloque la capa siguiente sobre él. La colocación oportuna y la consolidación adecuada previenen juntas y planos de debilidad (juntas frías) que resultan de la colocación de hormigón fresco sobre el hormigón que se haya fraguado. Las capas deben tener un espesor de 150 mm a 500 mm en elementos reforzados y de 380 mm a 500 mm en hormigón masivo. El espesor dependerá del ancho de los encofrados y de la cantidad de armaduras. Para evitar segregación, no se debe mover el hormigón horizontalmente a largas distancias mientras se lo coloca en los encofrados o en las losas. En algunas obras, tales como muros de contención inclinados o las partes inferiores de las aberturas de las ventanas, se hace necesario mover el hormigón horizontalmente dentro de los encofrados, pero la distancia debe ser la menor posible. Algunas veces, se coloca el hormigón a través de aberturas, llamadas ventanas, en los lados de los encofrados altos y estrechos. Cuando un canalón descarga directamente a través de la abertura, sin el control del flujo del hormigón en su extremidad, hay peligro de segregación. Se debe usar una tolva colectora afuera de la abertura para permitir que el hormigón fluya suavemente a través de la abertura, disminuyendo la tendencia de segregación. En la colocación monolítica de vigas de gran peralte, muros o columnas, la colocación del hormigón se debe detener (normalmente cerca de una hora) para permitir el asentamiento de los elementos peraltados antes que el colado continúe en cualquier losa, viga o pórtico dentro de ellos, evitando el agrietamiento (fisuración) entre los elementos estructurales. El retraso debe ser suficientemente corto para permitir que la próxima capa del hormigón se entrelace con la capa anterior, a través de la vibración, previniendo la formación de juntas frías y agujeros. Las ménsulas y capiteles de las columnas se deben considerar como parte del piso o de la losa de la cubierta y se los debe colocar integralmente con las losas.

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Figura 12: Consideraciones para colocación (AAHE)

Colocación de hormigón bajo el agua Si es posible, es preferible colocar el hormigón al aire y no bajo el agua. Cuando se los debe colocar bajo el agua, el trabajo se debe realizar bajo una supervisión experimentada. Los principios básicos para el hormigón convencional en locales secos se aplican, con sentido común, en la colocación bajo el agua. Se deben observar los siguientes puntos: •

Se debe especificar un hormigón con asentamiento de 150 a 230 mm y la mezcla debe tener una relación agua/material cementante máxima de 0.45. Normalmente, el contenido de material cementante debe ser superior a 390 kg/m³.

•

Es importante que el hormigón fluya sin segregarse, por lo tanto, el objetivo de la dosificación es la obtención de una mezcla cohesiva con alta trabajabilidad. Los aditivos viscosantes se pueden utilizar para producir un hormigón con cohesión suficiente para que se lo coloque hasta profundidades limitadas de agua, aun sin tubo embudo. El uso de agregado redondeado, una gran cantidad de finos y aire incluido ayudan en la obtención de la consistencia deseada.

•

La corriente en el agua en la cual se coloca el hormigón no debe superar 3 m por minuto.

Los métodos para colocación del hormigón bajo el agua incluyen: tubos embudos, hormigón bombeado, baldes, grout con agregado precolocado, bolsas de gravilla y campana submarina. El tubo embudo es una tubería blanda y recta suficientemente larga para alcanzar el punto más bajo que se vaya a llenar con el hormigón desde la plataforma sobre el agua. El diámetro de la tubería debe ser, por lo menos, 8 veces el diámetro máximo del agregado. Se fija una tolva en la parte superior de la tubería para recibir el hormigón. La extremidad inferior de la tubería se debe conservar enterrada en el hormigón fresco para mantener un sello debajo de la superficie superior y para obligar que el hormigón fluya, bajo presión, por debajo de esta superficie. La colocación debe ser continua sin afectar el hormigón previamente colado. La superficie superior se debe mantener lo más nivelada posible. Las bombas de hormigón móviles con radio variable facilitan la colocación del hormigón bajo el agua. Como la manguera flexible en la bomba de hormigón es similar al tubo embudo, se pueden aplicar las mismas técnicas.

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En el método de grout con agregado precolocado, los encofrados se llenan primeramente con agregado grueso y luego los vacíos entre los agregados se llenan con grout, produciéndose el hormigón. El grout con agregado precolocado tienen ventajas en la colocación de hormigón en agua en movimiento. El hormigón se puede colocar más rápida y económicamente que en los métodos convencionales de colocación. Sin embargo, este método es muy especializado y se lo debe realizar por personal calificado y experimentado. CONSOLIDACIÓN DEL HORMIGÓN La consolidación es el proceso de compactación del hormigón fresco, para moldearlo dentro de los encofrados y alrededor de los artículos insertos y de las armaduras y para eliminar la concentración de piedras, agujeros y aire atrapado. En el hormigón con aire incluido, la consolidación no debe remover cantidades significativas de aire intencionalmente incluido. La consolidación se realiza a través de métodos manuales o mecánicos. El método escogido depende de la consistencia de la mezcla y de las condiciones de colocación, tales como la complejidad de los encofrados y la cantidad y espaciamiento de las armaduras. Normalmente, los métodos mecánicos que usan vibración interna o externa son los métodos preferidos de consolidación. Las mezclas trabajables y fluidas se pueden consolidar con varillado manual, es decir, insertando, repetidamente, en el hormigón una varilla u otra herramienta adecuada. La varilla debe ser suficientemente larga para alcanzar el fondo del encofrado o de la capa y suficientemente delgada para pasar fácilmente entre las armaduras y los encofrados. La consolidación mecánica adecuada posibilita la colocación de mezclas poco fluidas, con baja relación agua/material cementante y alto contenido de agregado grueso, características normalmente asociadas a hormigones de alta calidad, aún en elementos densamente reforzados. Entre los métodos mecánicos están la centrifugación, usada para consolidar hormigones con asentamiento entre moderado a alto que se emplean para fabricar tubos, postes y pilotes; las mesas de golpeo o de caídas, usadas para compactar hormigones muy rígidos de bajo asentamiento que se emplean en la producción de unidades prefabricadas de hormigón arquitectónico; y la vibración interna y externa. Vibración La vibración, interna o externa, es el método más utilizado para la consolidación del hormigón. Cuando se vibra el hormigón, la fricción interna entre las partículas de agregado se destruye temporalmente y el hormigón se comporta como un líquido. El hormigón se fragua en los encofrados bajo la acción de la gravedad y los vacíos grandes de aire atrapado suben hacia la superficie más fácilmente. La fricción interna se reestablece cuando la vibración se interrumpe. Los vibradores, sea internos o externos, normalmente se caracterizan por sus frecuencias de vibración, expresadas como número de vibración por segundos (hertz) o vibraciones por minuto (vpm). También se designan por la amplitud de vibración, que es la desviación en milímetros desde un punto de descanso. La frecuencia de vibración se puede medir con el uso de un tacómetro de vibración. Cuando se usa vibración para consolidar el hormigón, se debe contar con un vibrador de reserva para usarlo en caso de falla mecánica. Vibración Interna Los vibradores internos o de inmersión se usan normalmente para consolidar el hormigón en muros, columnas, vigas y losas. Los vibradores de eje flexible consisten en una cabeza vibratoria conectada a un motor por medio de tal eje. Dentro de la cabeza, un peso desbalanceado conectado al eje gira a alta velocidad, haciendo que el peso gire en una órbita circular. El motor se puede impulsar por electricidad, combustible o aire. La cabeza

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vibratoria es normalmente cilíndrica con un diámetro que varía de 20 a 180 mm. Algunos vibradores tienen un motor eléctrico construido dentro de la cabeza, el cual normalmente tiene un diámetro de, por lo menos, 50 mm. Las dimensiones de la cabeza del vibrador, así como su frecuencia y amplitud conjuntamente con la trabajabilidad del hormigón, afectan el desempeño del vibrador. Los vibradores no se deben utilizar para mover el hormigón horizontalmente, pues pueden causar segregación. Siempre que sea posible, el vibrador se debe bajar verticalmente en el hormigón con espaciamientos regulares, bajo la acción de la gravedad. Debe penetrar hasta el fondo de la capa que se esté colocando y, por lo menos, hasta 150 mm dentro de cualquier capa colocada anteriormente. La altura de cada capa debe ser aproximadamente la longitud de la cabeza del vibrador o, generalmente, no superior a 500 mm en encofrados regulares. En losas delgadas, se debe insertar el vibrador inclinado u horizontalmente, a fin de que se mantenga la cabeza del vibrador completamente inmersa. Sin embargo, no se debe arrastrar el vibrador aleatoriamente en la losa. En losas sobre el terreno, el vibrador no debe entrar en contacto con la subrasante. La distancia entre las inserciones debe ser cerca de 1 ½ veces el radio de acción, para que el área visiblemente afectada por el vibrador traslape en unos pocos centímetros el área adyacente, previamente vibrada. El vibrador se debe mantener estacionario hasta que se obtenga la consolidación adecuada y luego se lo debe retirar lentamente. El tiempo de inserción de 5 a 15 segundos normalmente provee una consolidación apropiada. El hormigón se debe mover para llenar los huecos la dejados por la retirada del vibrador. Si los huecos no se llenan, la reinserción del vibrador en un punto cerca debe resolver el problema. La adecuación de la vibración se juzga por la experiencia y por los cambios en la apariencia de la superficie del hormigón. Los cambios que se deben observar son la inmersión de partículas grandes de agregado, la nivelación general de la superficie, la aparición de una película fina de mortero sobre la superficie y la interrupción de la subida de burbujas grandes de aire atrapado hacia la superficie. Permitir que el vibrador se quede inmerso en el concreto después que la pasta se haya acumulado sobre la cabeza es una mala práctica y puede resultar en falta de uniformidad. El período de tiempo que se debe dejar el vibrador en el hormigón dependerá de la trabajabilidad del hormigón, de la potencia del vibrador y de la naturaleza de la sección que se vaya a compactar. La revibración del hormigón previamente compactado se puede realizar en el hormigón fresco. La revibración se utiliza para mejorar la adherencia entre el hormigón y las barras de refuerzo, liberar el agua atrapada bajo las barras de acero horizontales y remover vacíos de aire atrapados. En general, si el hormigón se vuelve trabajable bajo la revibración, esta práctica no es perjudicial y puede ser benéfica. Vibración Externa. La vibración externa consiste en vibradores de encofrados, mesas vibratorias o vibradores de superficie, tales como las plantillas vibratorias, vibradores de placa, plantillas de rodillos vibratorios o llanas manuales vibratorias. Los vibradores de encofrados, diseñados para que se fijen con seguridad en la parte de fuera de el encofrado, son especialmente útiles: (1) para consolidar hormigón en miembros que son muy delgados o congestionados con refuerzo, (2) para suplementar la vibración interna y (3) para mezclas rígidas, cuando los vibradores internos no se pueden utilizar.

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Grupo

Tabla 5. Características, desempeño y aplicaciones de los vibradores internos.

1

2

3

4

5

Frecuencia Diámetro de Valores sugeridos de recomendada la cabeza vibraciones por Momento de Promedio (mm) Fuerza minuto centrífuga de excentricidad (kg) amplitud (mm-kg) (mm)

20 - 40

30 – 60

50 – 90

80 – 150

130 – 150

9000 -15000

8500 – 12500

8000 – 12000

7000 – 10500

5500 – 8500

3.5 - 12

9 – 29

23 – 81

8 – 290

260 - 400

0.4 - 0.8

0.5 – 1.0

0.6 – 1.3

0.8 – 1.5

1.0 – 2.0

45 - 180

140 – 400

320 – 900

680 – 1800

Valores aproximados de Radio de Velocidad de acción colocación (mm) 3 del Hº (m /h)

80 - 150

130 – 250

180 – 360

300 – 510

1100 – 2700 400 – 610

Aplicación

0.8 - 4

Hormigón plástico y fluído en miembos muy delgados y áreas confinadas. Se puede usar para suplementar vibradores grandes, especialmente en hormigón pretensado donde los cables y tubos causan congestión en las cimbras. También se usa en la producción de especímenes de ensayo en el laboratorio.

2.3 – 8

Hormigón plástico en muros delgados, columnas, vigas, pilares prefabricados, losas delgadas y a lo largo de juntas de construcción. Se pueden usar para suplementar vibradores grandes en áreas confinadas.

4.6 – 15

Hormigón plástico rígido (asentamiento < 80 mm) en la construcción general de columnas, vigas, pilares pretensados y losas pesadas. Vibración auxiliar adyacente a las cimbras del hormigón masivo y pavimentos. Se pueden montar en grupos para dar vibración interna en todo el largo de la losa de pavimento.

11 – 31

Hormigón masivo y estructural de asentamiento de 0 a 50 mm depositados en cantidades de hasta 3m3 en cimbras relativamente abiertas de construcción pesada (centrales eléctricas, pilares de puentes y cimentaciones). También se usa para auxiliar la vibración en la construcción de presas cerca de las cimbras y alrededor de los artículos insertos y del acero de refuerzo.

19 – 38

Hormigón masivo en presas de gravedad, pilares grandes, muros masivos, etc. Dos o más vibradores se requerirán para operar simultáneamente para consolidar 3 m3 de hormigón o más, depositado en una sola vez en la cimbra.

Figura 13: Consideraciones para vibración interna (AAHE)

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Los vibradores de encofrados pueden ser tanto eléctricos como neumáticos. Se los debe espaciar para que se distribuya uniformemente la intensidad de vibración por todo el encofrado. El espaciamiento ideal se determina a través de experimentación. La duración de la vibración externa es considerablemente más larga que la vibración interna, normalmente entre 1 y 2 minutos. Los vibradores de encofrados no se deben aplicar a lo largo de la parte superior (distancia de aprox. 1 m del borde superior) del encofrado. La vibración de la parte superior de los encofrados, principalmente si el encofrado es delgado o no es suficientemente rígido, causa un movimiento hacia adentro y afuera que puede crear un hueco entre el hormigón y el encofrado. Los vibradores, como las mesas vibratorias, se usan en plantas de elementos prefabricados (premoldeados). Deben estar equipados con controles para que se pueda variar la frecuencia y la amplitud, de acuerdo con el tamaño del elemento a colocar y de la consistencia del hormigón. Las mezclas más rígidas requieren frecuencias más bajas (menor que 6000 vpm) y amplitudes mayores (mayor que 0.13 mm) que las mezclas más trabajables. El aumento de la frecuencia y la disminución de la amplitud, a medida que la vibración progresa, mejorarán la consolidación. Las reglas (plantillas) vibratorias se usan para consolidar losas de hasta 250 mm de espesor, desde que estas losas no sean reforzadas o sólo tengan poco refuerzo (malla de alambre soldado). Se recomienda la vibración interna o la combinación de vibración interna y de superficie para losas reforzadas. Consecuencias de la Vibración Inadecuada. A continuación se presentan los peores defectos causados por la falta de vibración: (1) agujero, (2) cantidad excesiva de aire atrapado, (3) rayado de arena, (4) juntas frías, (5) líneas de colocación y (6) agrietamiento por sedimentación o asentamiento. El agujero resulta cuando el espacio entre las partículas de agregado grueso no se llena con el mortero. Sus causas pueden ser equipo defectuoso, procedimientos inadecuados de colocación, un hormigón que contenga mucho agregado grueso o congestionamiento de armaduras. La cantidad excesiva de aire atrapado es similar al agujero, pero no tan severa. Los equipos vibratorios y los procedimientos de operación son sus causas principales, pero las otras causas de agujeros también se aplican. El rayado de arena ocurre cuando la exudación excesiva retira el mortero a lo largo del encofrado. Una mezcla áspera con trabajabilidad deficiente por falta de mortero o de agregado fino puede causar el rayado de arena. Además, la segregación causada por el golpeteo del refuerzo sin la vibración adecuada también puede contribuir para este tipo de defecto. Las juntas frías son discontinuidades resultantes del retraso en la colocación que permite que una capa se endurezca antes de la colocación de la capa adyacente. Esta discontinuidad puede reducir la integridad estructural del miembro de hormigón si las capas sucesivas no se unen adecuadamente. Se puede mantener el hormigón vivo a través de la revibración a cada 15 minutos o menos, dependiendo de las condiciones de la obra. Sin embargo, una vez que se aproxime el momento del inicio del fraguado, se debe interrumpir la vibración y la superficie se debe preparar apropiadamente para recibir el hormigón. Las líneas de colocación o las líneas de vertido son líneas oscuras entre la colocación de pastones adyacentes. Pueden ocurrir si, durante la vibración de la capa superior, el vibrador no penetra suficientemente en la capa inferior para que se entrelacen las capas. El agrietamiento (fisuración) por asentamiento puede ocurrir cerca del inicio del fraguado cuando el hormigón se asienta o sedimenta sobre el acero de refuerzo, en elementos relativamente profundos que no hayan sido adecuadamente vibrados. En la revibración, al

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penetrar el vibrador en el hormigón por su peso propio, por última vez, puede eliminar estas fisuras. Los defectos resultantes de la vibración excesiva son: (1) segregación, pues la vibración y la gravedad hacen que los agregados más pesados se sedimenten, mientras que los agregados más ligeros suban, (2) rayado de arena, (3) pérdida de aire incluido en el hormigón con aire incorporado, (4) flecha (deflexión) excesiva del encofrado o daño del encofrado y (5) falla del encofrado, causada por la presión excesiva resultante de la vibración del mismo local por mucho tiempo o por una velocidad más elevada de colocación del hormigón que la tasa de diseño. La falta de vibración es un problema más común que la vibración excesiva. DESENCOFRADODO O DESENCOFRADO Es ventajoso dejar los encofrados en su lugar el mayor tiempo posible para continuar el periodo de curado. Sin embargo, hay veces que es necesario la remoción de los encofrados lo más pronto posible. Por ejemplo, donde se especifica un acabado frotado, los encofrados se deben remover temprano para permitir el primer frotado antes que el hormigón se vuelva muy duro. Además, el desencofrado rápido es necesario para la reutilización inmediata de los encofrados. En cualquier caso, no se los debe remover hasta que el hormigón sea suficientemente resistente para soportar los esfuerzos de las cargas muertas (peso propio) de la estructura y cualquier carga impuesta de la construcción. El hormigón debe tener dureza suficiente para que la superficie no se dañe de ninguna manera cuando se desencofre con razonable cuidado. En general, en hormigones con temperatura superior a 10 °C, los encofrados laterales con espesor razonable de secciones apuntaladas se pueden remover después de 24 horas de la colocación del hormigón. Los encofrados de las vigas y losas de piso y sus apuntalamientos se pueden remover entre 3 y 21 días, dependiendo del tamaño del elemento y del desarrollo de la resistencia del hormigón. En la mayoría de las condiciones, es mejor confiar en la resistencia del hormigón determinada a través de ensayos de especimenes curados en la obra en vez de elegir arbitrariamente una edad para la remoción de los encofrados. Para la remoción de los encofrados, el diseñador debe especificar los requisitos de resistencia mínima para varios elementos. La relación entre edad y resistencia se debe determinar a través de muestras representativas del hormigón usado en la estructura y curado en el campo, bajo las condiciones de obra. Sin embargo, no se debe olvidar que las resistencias se afectan por los materiales usados, temperatura y otras condiciones. Por lo tanto, el tiempo necesario para el desencofrado varía de obra en obra. CURADO DEL HORMIGÓN El curado es la manutención de la temperatura y del contenido de humedad satisfactorios, por un periodo de tiempo que empieza inmediatamente después de la colocación y del acabado, para que se puedan desarrollar las propiedades deseadas en el hormigón. Siempre se debe enfatizar la necesidad de curado pues tiene una fuerte influencia sobre las propiedades del hormigón endurecido, o sea, el curado adecuado hace que el hormigón tenga mayor durabilidad, resistencia, impermeabilidad y estabilidad dimensional. Las losas expuestas son especialmente sensibles al curado, pues se puede reducir significantemente el desarrollo de la resistencia mecánica y la resistencia a la congelación-deshielo en su superficie, cuando el curado no es apropiado. Cuando el cemento portland se mezcla con el agua, empieza una reacción química, llamada de hidratación. El grado de hidratación (extensión hasta la cual la reacción se completó) tiene influencia sobre la resistencia y la durabilidad del hormigón. El hormigón recién mezclado

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normalmente contiene más agua que la requerida para la hidratación del cemento, sin embargo la pérdida excesiva de agua por evaporación puede disminuir o prevenir la hidratación adecuada. La superficie es particularmente susceptible a la hidratación insuficiente porque se seca primero. Si la temperatura es favorable, la hidratación es relativamente rápida en los primeros días después de la colocación del hormigón. Por lo tanto, es importante que se retenga agua en el hormigón durante este período, o sea, se debe evitar la evaporación o reducirla considerablemente. Con el curado adecuado, el hormigón se vuelve más impermeable y más resistente a esfuerzos, a abrasión y a congelación-deshielo. El desarrollo de las propiedades es muy rápido en los primeros días, pero después continúa más lentamente por un periodo de tiempo indefinido. La figura 14 muestra el desarrollo de la resistencia con relación a la edad, de hormigones sujetos a diferentes períodos y temperaturas de curado, respectivamente.

Figura 14: Efecto del curado sobre la resistencia a compresión del hormigón (PCA)

El método de curado más eficiente depende de los materiales y métodos de construcción empleados y de la intención de uso del hormigón endurecido. En la mayoría de las obras, el curado normalmente envuelve la aplicación de compuestos de curado o la cobertura del hormigón fresco con hojas impermeables o yute (arpillera, estopa) húmeda. En algunos casos, tales como en el clima caluroso y en el clima frío, se necesitan cuidados especiales y el uso de otras precauciones. Las mezclas de hormigón con alto contenido de cemento y baja relación agua/cemento (menor que 0.40) pueden necesitar de un curado especial. A medida que el cemento se hidrata, la humedad relativa interna disminuye, causando la auto-desecación de la pasta, si no se suministra agua externa. La pasta se puede desecar hasta un nivel que la hidratación se paraliza. Esto puede influenciar las propiedades del hormigón, especialmente si, durante los primeros siete días, la humedad relativa interna baja a menos del 80 %. En vista de eso, los compuestos de curado formadores de membrana pueden no retener suficiente agua en el hormigón. Por lo tanto, se hace necesario niebla (rociado) o curado húmedo para maximizar la hidratación. La niebla durante y después de la colocación y acabado también ayuda a minimizar la fisuración por contracción plástica en hormigones con relación agua-cemento muy baja. Cuando el curado húmedo se interrumpe, el desarrollo de la resistencia continúa por un corto período de tiempo y se paraliza después que la humedad relativa interna baja al 80%. Sin

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embargo, si se empieza nuevamente el curado húmedo, el desarrollo de la resistencia se reactiva, pero la resistencia potencial original tal vez no se logre. Aunque se puede lograr en el laboratorio, la resaturación del hormigón en la obra es difícil. Por lo tanto, la mejor opción es el curado húmedo continuo, desde el momento de la colocación hasta que el hormigón haya desarrollado suficiente resistencia, impermeabilidad y durabilidad. La pérdida de agua también va a causar la contracción del hormigón, creando esfuerzo de tracción. Si estas tensiones se desarrollan antes que el hormigón haya logrado resistencia suficiente, la superficie va a fisurarse. Se deben proteger contra la evaporación todas las superficies expuestas, incluyéndose bordes y juntas. La hidratación continúa en una velocidad más lenta cuando la temperatura del hormigón es baja. Temperaturas menores que 10 °C son desfavorables para el desarrollo de la resistencia temprana, abajo de 4 °C este desarrollo es retrasado enormemente e inferior a la temperatura de congelación (-10 °C) se desarrolla poca o ninguna resistencia. Por lo tanto, se debe proteger el hormigón para que su temperatura sea favorable para la hidratación y para que no haya pérdida de humedad durante el periodo de endurecimiento en las primeras edades. Métodos y materiales de curado Se puede mantener el hormigón húmedo (y en algunos casos a una temperatura favorable) a través de tres métodos de curado: 1. Métodos que mantienen el agua de la mezcla presente durante los períodos iniciales de endurecimiento. Entre éstos se incluyen encharcamiento o inmersión, rociado, aspersión o niebla y coberturas saturadas de agua. Estos métodos permiten un cierto enfriamiento a través de la evaporación, que es benéfico en clima caluroso. 2. Métodos que reducen la pérdida del agua de la mezcla de la superficie del hormigón. Esto se puede hacer cubriéndose el hormigón con papel impermeable o plástico o a través de la aplicación de compuestos formadores de membrana. 3. Métodos que aceleran el desarrollo de la resistencia a través del suministro de calor y humedad adicional al hormigón. Esto se realiza normalmente con vapor directo, espirales (serpentinas) de calentamiento o encofrados o almohadilla calentados eléctricamente. El método o la combinación de métodos elegido depende de factores como la disponibilidad de los materiales de curado, el tamaño, forma y edad del hormigón, las instalaciones de producción, apariencia estética y economía. Como resultado, el curado normalmente envuelve una serie de procedimientos usados en momentos específicos a medida que el hormigón se envejece. Por ejemplo, aspersión de niebla o yute húmeda cubierta con plástico pueden preceder la aplicación del compuesto de curado. El momento de cada procedimiento depende del grado necesario de endurecimiento para que el procedimiento no dañe la superficie del hormigón.

COLADO EN CLIMA CALUROSO Las condiciones del clima en la obra, caluroso o frío, ventoso o calmo, seco o húmedo, pueden ser muy distintas de las condiciones ideales, asumidas en el momento de especificar, diseñar o seleccionar una mezcla o pueden diferir de las condiciones de laboratorio en las cuales se almacenaron y se ensayaron las probetas de hormigón. Las condiciones de clima caluroso influencian adversamente la calidad del hormigón, principalmente acelerando la tasa de pérdida de humedad y la velocidad de hidratación del cemento. Las condiciones perjudiciales del clima caluroso incluyen: alta temperatura

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ambiente; alta temperatura del hormigón; baja humedad relativa; alta velocidad del viento y radiación solar. Las condiciones del clima cálido pueden crear dificultades, tales como: aumento de la demanda de agua; aceleración de la pérdida de asentamiento llevando a la adición de agua en la obra; aumento de la tendencia de fisuración plástica; necesidad de curado temprano; dificultades en el control del aire incorporado; aumento de la temperatura del hormigón resultando en pérdida de resistencia a lo largo del tiempo; aumento del potencial de fisuración térmica. La adición de agua en la obra puede afectar negativamente las propiedades y las condiciones de servicio del hormigón endurecido, resultando en: disminución de la resistencia por el aumento de la relación agua-cemento; disminución de la durabilidad debido a la fisuración; aumento de la permeabilidad; apariencia no uniforme de la superficie; aumento de la tendencia de contracción por secado; disminución de la resistencia a abrasión.

Figura 15: Efecto de altas temperatura sobre la resistencia a compresión del hormigón (PCA)

Cuando tomar precauciones La temperatura más favorable para lograr una alta calidad del hormigón fresco es normalmente más baja que aquélla obtenida, durante el clima cálido, sin enfriamiento artificial. Es deseable una temperatura del hormigón de 10 °C a 15 °C para maximizar las propiedades de la mezcla, pero tal temperatura no siempre es posible. Muchas especificaciones requieren sólo que el hormigón tenga una temperatura igual o inferior a 29 °C a 32 °C, durante su colocación. Las precauciones se deben planear con antelación para oponerse a los efectos de las altas temperaturas cuando el hormigón se coloca a una temperatura entre 25 °C y 35 °C. Medidas o improvisaciones de última hora para prevenir los daños causados por el clima caluroso normalmente no son eficientes. Si no están disponibles datos de campo aceptables, se debe establecer el límite máximo de temperatura para las condiciones de la obra, con base en pruebas de mezclas hechas a la temperatura y para el espesor de la sección típica anticipados, en vez de realizarlas a temperaturas ideales de 20 °C a 30 °C citadas en las normas de ensayo. Si posible, se deben realizar mezclas grandes para medir sus propiedades en intervalos de tiempo, estableciéndose la relación de la propiedad de interés en función del tiempo, en varias temperaturas de mezcla. Este proceso establece el tiempo máximo permitido para la entrega del hormigón en varias temperaturas. Se hace necesario

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no solamente el control de la temperatura máxima, como también la determinación de cuando se deben emplean precauciones para que se produzca un hormigón con la resistencia y la durabilidad deseadas. Para la mayoría de las obras es muy difícil limitar la temperatura máxima del colado del hormigón, pues las circunstancias y los requisitos del hormigón varían ampliamente. Por ejemplo, la temperatura límite que sirve satisfactoriamente en una obra, podría ser altamente restrictiva en otra. Las condiciones atmosféricas, incluyendo la temperatura del aire, humedad relativa y velocidad del viento, juntamente con las condiciones de la obra, influencian las precauciones necesarias. Por ejemplo, el acabado con llana hecho bajo un techo, que se protege de la radiación solar y con muros exteriores que protegen del viento, se podría completan usando hormigón con alta temperatura. Pero la colocación de este hormigón en el mismo día podría ser muy difícil si fuera en ambiente externo expuesto directamente al sol y al viento. Cuáles precauciones se deben emplear y cuándo emplearlas depende de: tipo de construcción, características de los materiales usados y experiencia del equipo en el colado y acabado del hormigón bajo las condiciones atmosféricas de la obra. La lista de precauciones siguiente reduce o evita los problemas potenciales de la colocación en clima caluroso: • • • •

Uso de materiales y proporciones que tengan un buen registro en condiciones de clima cálido Enfriamiento del hormigón o de uno o más ingredientes Uso de un hormigón con una consistencia que permita su rápida colocación y consolidación Reducción al máximo del tiempo de transporte, colado y acabado

•

Programación de la colocación del hormigón para limitar la exposición a las condiciones atmosféricas, como por la noche o durante condiciones favorables de clima

•

Consideración de métodos para limitar la pérdida de humedad durante el colado y el acabado, tales como sombrillas, parabrisas, niebla y rociado

• •

Aplicación temporaria, después del acabado, de películas que retienen la humedad Organización de una reunión antes del inicio de la construcción para discutir las precauciones necesarias en el proyecto.

Esas precauciones anteriores se discuten en detalle más adelante en este capítulo. Enfriamiento de los materiales del hormigón El método usual para enfriamiento del hormigón es la disminución de la temperatura de los materiales antes del mezclado. En el clima cálido, los agregados y el agua de mezcla se deben mantener lo más fríos posible, pues estos materiales tienen una mayor influencia sobre la temperatura del hormigón que los otros materiales. La contribución de cada ingrediente para la temperatura del hormigón se relaciona con la temperatura, calor específico y cantidad de cada material. Es evidente que a pesar que la temperatura del hormigón sea dependiente principalmente de la temperatura de los agregados, el enfriamiento del agua puede sen eficiente. La temperatura aproximada del hormigón se puede calcular con las temperaturas de los ingredientes a través de la siguiente ecuación:

T =

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0.22(Ta M a + Tc M c ) + Tw Mw + Twa Mwa 0.22(M a + M c ) + Mw + Mwa

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donde: T = temperatura del hormigón fresco en °C; Ta, Tc, Tw y Twa = temperatura en °C de los agregados, cemento, agua de mezcla y humedad libre en los agregados, respectivamente; Ma, Mc, Mw y Mwa = masa en kg de los agregados, cemento, agua de mezcla y humedad libre en los agregados, respectivamente. El hielo se puede usar como parte del agua de mezcla, siempre que se derrita completamente durante el mezclado. Al usar hielo molido, se debe tener cuidado para almacenarlo en una temperatura que prevenga la formación de terrones. Cuando se adiciona el hielo como parte del agua de mezcla, se debe considerar el efecto del calor de fusión del hielo, requiriendo una modificación de la ecuación de la temperatura del hormigón fresco:

T =

0.22(Ta M a + Tc M c ) + Tw Mw + Twa Mwa − 80M i 0.22(M a + M c ) + Mw + Mwa + M i

donde Mi = masa en kg del hielo. Los agregados tienen un efecto marcado sobre la temperatura del hormigón fresco porque representan del 70 % al 85 % de la masa total del hormigón. Para bajar la temperatura del hormigón en 0.5 °C se hace necesaria una reducción de la temperatura del agregado grueso de solamente 0.8 °C a 1.1 °C. Hay muchos métodos sencillos para mantener el agregado frío. Las reservas de los agregados se deben protegen del sol y se deben mantener húmedas a través de rociado. Como la evaporación es un proceso de enfriamiento, el rociado proporciona enfriamiento eficiente, especialmente cuando la humedad relativa es baja. El rociado del agregado grueso se debe ajustar para prevenir variaciones grandes en el contenido de humedad de la superficie y así causar un asentamiento uniforme. La refrigeración es otro método de enfriamiento de los materiales. Los agregados se pueden sumergir en tanques de agua fría o se puede circular aire frío en el almacenamiento. El enfriamiento a vacío puede bajar las temperaturas del agregado a 1 °C. La temperatura del cemento tiene sólo un pequeño efecto en la temperatura del hormigón debido a su bajo calor específico y cantidad relativamente pequeña. Un cambio de temperatura del cemento de 5 °C generalmente va a cambiar la temperatura del hormigón sólo 0.5 °C. Como el cemento pierde calor lentamente durante su almacenamiento, aún puede estar caliente cuando se lo entregue. Este calor se produce en la molienda del clinker durante su fabricación. Como la temperatura del cemento afecta en ciento grado la temperatura del hormigón fresco, algunas especificaciones presentan límites para su temperatura en el momento de uso empleo. Estos límites varían de 66 °C a 82 °C. Sin embargo, es preferible especificar la temperatura del hormigón fresco a limitar la temperatura de sus ingredientes individuales. Fisuración por contracción plástica La fisuración pon contracción plástica a veces ocurre en la superficie del hormigón fresco inmediatamente después de la colocación, mientras se la está acabando o poco después de esto. Estas fisuras que aparecen principalmente en superficies horizontales se las puede eliminar considerablemente si se toman medidas preventivas. La fisuración por contracción plástica se asocia normalmente con la colocación en clima cálido, sin embargo puede ocurrir en cualquier ambiente que produzca evaporación rápida. Estas fisuras ocurren cuando el agua se evapora de la superficie más rápidamente que el

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aparecimiento del agua de exudación, pues crea un secado rápido y esfuerzos de tracción, resultando en fisuras cortas e irregulares. A continuación se presentan las condiciones que aumentan la evaporación de la humedad y la posibilidad de agrietamiento pon contracción plástica: alta temperatura del aire, alta temperatura del hormigón, baja humedad y alta velocidad del viento. La longitud de las fisuras es generalmente de 50 a 1000 mm y se espacian de manera irregular de 50 a 700 mm. La Figura 15 es útil para la determinación de cuando las precauciones se hacen necesarias. No hay manera de predecirse con seguridad cuando la fisuración por contracción plástica va a ocurrir.

Figura 16: Gráfico psicrométrico (PCA)

Cuando la tasa de evaporación excede 1 kg/m² por hora, medidas preventivas tales como pantallas, son obligatorias. En algunas mezclas de hormigón, tales como aquéllas que contienen puzolanas, la fisuración puede ocurrir cuando la tasa de evaporación excede 0.5 kg/m² por hora. El hormigón con humo de sílice es especialmente propenso a la fisuración por contracción plástica, pues la tasa de exudación es normalmente sólo 0.25 kg/m² por hora. Por lo tanto, cuando la velocidad de evaporación es baja, es esencial la protección contra el secado prematuro. En cierto momento del endurecimiento, la tasa de exudación llega a cero y la superficie empieza a secar con una tasa de evaporación bien más baja que las típicamente especificadas de 1 kg/m² por hora. En estos casos, se hace necesaria la protección sin importar el tipo de hormigón. Una o más precauciones listadas abajo pueden minimizar la ocurrencia de contracción plástica. Se las debe considerar al planificarse la construcción en clima cálido o al

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encontrarse con este problema después que la obra ya se haya empezado. Se presenta la lista en el orden que se deben realizan durante la construcción: 1. Humedecer los agregados que estén secos y son absorbentes. 2. Mantener la temperatura del hormigón baja a través del enfriamiento de los agregados y del agua de mezcla. 3. Humedecer la subrasante y los encofrados antes de la colocación del hormigón. 4. Levantar las pantallas temporarias para reducir la velocidad del viento sobre la superficie del hormigón. 5. Levantar sombrillas temporarias para reducir la temperatura sobre la superficie del hormigón. 6. Proteger el hormigón con cubiertas temporarias, tales como los forros de polietileno, durante cualquier retraso significativo entre la colocación y el acabado. 7. Rociar la losa inmediatamente después de la colocación y antes del acabado, tomando cuidado para prevenir la acumulación de agua que reduce la calidad de la pasta de cemento en la superficie de la losa. 8. Adicionar fibras plásticas a la mezcla de hormigón para ayudar a disminuir la formación de fisuras plásticas. El rociado del hormigón antes y después del acabado final es el método más eficiente para minimizar la evaporación y reducir la fisuración por contracción plástica. El uso de rociado va a aumentar la humedad relativa del ambiente sobre la losa, disminuyendo la evaporación del hormigón. La boquilla de aspersión vaporiza el agua usando presión para crear una manta de niebla. No se la debe confundir con la boquilla de las mangueras para jardín, que deja un exceso de agua sobre la losa. Se debe rociar continuadamente hasta que se aplique el material de curado, tal como los compuestos de curado, estopa húmeda o papel de curado. Otros métodos para prevenir la pérdida rápida de humedad de la superficie del hormigón incluyen: •

Aplicación de películas para retener la humedad (normalmente polímeros). Estos compuestos se pueden aplicar inmediatamente después del aplanado o enrasado para reducir la evaporación del agua antes de las operaciones finales de acabado y antes que el curado empiece. Estos materiales se aplanan y se alisan en la superficie durante el acabado y no deben presentar efectos adversos sobre el hormigón o inhibir la adhesión de los compuestos formadores de membrana.

•

Reducción del tiempo entre colocación e inicio del curado, eliminándose los retrasos durante la construcción.

Si las fisuras plásticas aparecen durante el acabado, alisar cada lado de la fisura con una llana y proceder el acabado nuevamente puede cerrar las fisuras. Sin embargo, las fisuras pueden ocurrir nuevamente a menos que se corrijan las causas. Curado y protección El curado y la protección son más importantes en clima calurosos que en períodos templados. El mantener los encofrados en su lugar no se puede considerar un sustituto satisfactorio del curado en clima cálido. Se las debe retinar tan pronto como sea posible sin causar daños al hormigón. Entonces, se debe aplicar agua encima de la superficie expuesta, por ejemplo, con una manguera de regar, permitiendo que se mueva hacia dentro del encofrado. En el hormigón endurecido y sobre superficies planas, el agua de curado no puede estar 11 °C más fría que el hormigón. Esto va a minimizar la fisuración causada por tensiones térmicas debidas a diferencias de temperatura entre el hormigón y el agua. La necesidad de curado húmedo es mayor durante las primeras horas después del acabado. Para prevenir el secado de las superficies expuestas, el curado húmedo debe comenzar tan

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pronto como se lo haya acabado y debe continuar por lo menos por 24 horas. En clima caluroso, es preferible el curado húmedo continuo durante todo el periodo de curado. Sin embargo, si el curado húmedo no puede continuar por más de 24 horas, mientras la superficie aún está húmeda, se debe proteger el hormigón del secado a través de papel para curado, lámina plástica que refleja el calor o compuestos de curado formadores de membrana. Los compuestos de curado blancos se pueden usar sobre superficies horizontales. La aplicación de compuestos de curado durante el clima cálido se debe preceder en 24 horas de curado húmedo. Si esto no es práctico, se debe aplicar el compuesto inmediatamente después del acabado final. Las superficies de hormigón deben estar húmedas. Las superficies curadas húmedas se deben secar lentamente después del periodo de curado para reducir las posibilidades de fisuración de la superficie. El afogarado, una red de fisuras finas que no penetran muy debajo de la superficie, se causa por la contracción de ésta. Estas fisuras son muy finas y difícilmente visibles excepto cuando el hormigón se seca después que la superficie se ha mojado. Las fisuras rodean pequeñas áreas de hormigón formando un padrón similar al pie del pollo. COLADO EN CLIMA FRÍO El hormigón se puede colocar de manera segura, sin daños debidos a la congelación, durante los meses de invierno, en climas fríos, si se toman ciertas precauciones. El CIRSOC define el clima frío como el periodo en que durante más de 3 días sucesivos el promedio de la temperatura media diaria ambiente sea menor de 5 °C y permanece bajo 10 °C durante más de la mitad de cualquier periodo de 24 horas. Bajo estas circunstancias, todos los materiales y equipos necesarios para la protección y el curado adecuados deben estar disponibles y listos para el uso antes del inicio de la colocación del hormigón. Se pueden recobrar las prácticas normales de colocación cuando la temperatura ambiente sea mayor que 10 °C por más de medio día. Durante el clima frío, la mezcla de hormigón y su temperatura se deben adaptar a los procedimientos constructivos y a las condiciones del clima. Se deben hacer preparativos para proteger el hormigón. Los recintos, rompevientos, calentadores portátiles, encofrados aislados y mantas deben estar listos para mantener la temperatura del hormigón. Los encofrados, el acero de refuerzo y los accesorios que se vayan a insertar deben estar libres de nieve e hielo en el momento que se coloque el hormigón. Deben estar disponibles termómetros e instalaciones de almacenamiento de cilindros de prueba para verificar si estas precauciones son adecuadas. El hormigón desarrolla muy poca resistencia a bajas temperaturas. Por lo tanto, el hormigón fresco se debe proteger contra los efectos perjudiciales de la congelación hasta que su grado de saturación se haya reducido suficientemente por el proceso de hidratación. El momento en que se logra esta reducción corresponde aproximadamente al tiempo necesario para que el hormigón desarrolle una resistencia de 3.5 MPa. Esto ocurre durante las primeras 24 horas después del colado, bajo temperaturas normales y relaciones agua/cemento menores que 0.60. Reducciones significativas de la resistencia última, hasta cerca de 50 %, pueden ocurrir si el hormigón se congela pocas horas después del colado o antes que se desarrolle una resistencia de 3.5 MPa. El hormigón que se va a exponer a productos descongelantes debe desarrollar una resistencia de 28 MPa antes de los ciclos repetidos de congelación y deshielo. La temperatura afecta la velocidad de hidratación del cemento, bajas temperaturas retardan la hidratación y, consecuentemente, retardan el endurecimiento y el desarrollo de la resistencia del hormigón. Si el hormigón se congela y se mantiene congelado a una temperatura mayor que –10 °C, va

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a desarrollar resistencia lentamente. Abajo de esta temperatura, la hidratación del cemento y el desarrollo de la resistencia se paralizan. En la figura 17 se observa que los hormigones colados y curados a 4 °C y a 13 °C presentaron resistencias más bajas en la primera semana, pero después de 28 días, cuando las probetas se curaron a 23 °C, sus resistencias crecieron más rápidamente que el hormigón colado y curado a 23 °C y con un año sus resistencias se presentaron un poco mayores.

Figura 17: Efecto de bajas temperaturas sobre la resistencia a compresión del hormigón (PCA)

Se pueden lograr altas resistencias iniciales con el uso de cemento de alta resistencia inicial. Las principales ventajas se presentan en los primeros 7 días. A una temperatura de curado de 4 °C, las ventajas del cemento de alta resistencia inicial son más marcadas y persisten por más tiempo que en altas temperaturas. Medios de protección El calor de hidratación es muy útil durante el clima frío, pues contribuye para que se logre una temperatura adecuada de curado, generalmente sin que sean necesarias otras fuentes temporarias de calor, principalmente en elementos de hormigón masivo. El hormigón se debe entregar en una temperatura adecuada y se debe tener en cuenta la temperatura de los encofrados, acero de refuerzo, terreno u otro hormigón sobre el cual se colará el hormigón. No se debe colar el hormigón sobre un hormigón o terreno congelados. No se deben emplear los aceleradores como sustitutos del curado adecuado o de la protección en contra de la congelación. Los aditivos aceleradores, especialmente diseñados, permiten que se coloque el hormigón a temperaturas menores que –7 °C. El objetivo de estos aditivos es reducir el tiempo de fraguado inicial y final, pero no acelerarán necesariamente, el desarrollo de resistencia. La cubierta del hormigón para mantener la humedad afuera y para retener el calor de hidratación aún es necesaria. Se recomiendan temperaturas de hormigón más bajas para el hormigón masivo porque el calor generado durante la hidratación se disipa más lentamente en secciones más gruesas. Asimismo, en temperaturas ambientes más bajas, se pierde más calor del hormigón durante

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el transporte y la colocación y, por lo tanto, las temperaturas de mezclado recomendadas son más altas en climas fríos. Hay poca ventaja en usar el hormigón fresco a una temperatura mucho mayor que 21 °C. Las temperaturas más elevadas del hormigón no garantizan una protección contra la congelación proporcionalmente más larga porque la tasa de pérdida de calor es mayor. Además, las temperaturas altas del hormigón no son deseables, pues aumentan la contracción térmica después del endurecimiento, requieren más agua de mezcla para el mismo asentamiento y contribuyen para una posible fisuración por contracción plástica. Por lo tanto, la temperatura del hormigón durante su colocación deberá responder a lo indicado en la Tabla 6. Tabla 6. Temperaturas de colocación en clima frío (CIRSOC) Temperatura del aire

Mínima dimensión lineal de la sección (cm)

ºC

Menor de 30

30 a 90

90 a 180

Mayor de 180

-1a +7

16 ºC

13 ºC

10 ºC

7 ºC

- 18 a -1

18 ºC

16 ºC

13 ºC

10 ºC

Menor de – 18

21 ºC

18 ºC

16 ºC

13 ºC

Tabla 7. Temperatura mínima a mantener durante el período de protección Mínima dimensión lineal de la sección

Temperatura mínima a que debe mantenerse el hormigón durante el período de protección

cm

ºC

Menor que 30

13

30 a 90

10

90 a 180

7

Mayor que 180

5

Los tres métodos más comunes de calentamiento de agregados son: (1) almacenamiento en cubos o tolva de pesaje, calentados por espirales de vapor o vapor directo; (2) almacenamiento en silos calentados por aire caliente o espiral de vapor y (3) amontonamiento de agregados en pilas sobre losas o tuberías calentadas. En pequeñas obras, los agregados se pueden calentar almacenándolos sobre tuberías de acero para alcantarillas, en las cuales se prende fuego. Se debe tener cuidado para no abrasar el agregado. No obstante, de todos los ingredientes usados para la producción del hormigón, el agua es el que más fácilmente se calienta. La masa de los agregados y cemento en el hormigón es mucho mayor que la masa del agua, sin embargo, el agua puede almacenar cinco veces más calor que el cemento y el agregado con la misma masa. Para el cemento y los agregados, el calor específico promedio (o sea, unidades de calor necesarias para aumentar la temperatura en 1 °C por kg de material) se puede asumir como 0.925 kJ, siendo que el del agua es 4.187 kJ. Para evitan la posibilidad del fraguado rápido o relámpago del hormigón, cuando el agua o los agregados se calientan a una temperatura mayor que 38 °C, debe combinárselos con agua antes de la adición del cemento. Si se sigue esta secuencia de carga en el mezclado, se pueden usar temperaturas de agua hasta el punto de ebullición, siempre que los agregados estén suficientemente fríos para reducir la temperatura final de la mezcla para

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menos de 38 °C. Se deben evitar las fluctuaciones en la temperatura del agua de un pastón a otro. La temperatura del agua de mezcla se puede ajustar con la mezcla de agua caliente y agua fría. Los métodos para realizar la protección del hormigón durante el clima frío se pueden mencionar los recintos, materiales aislantes y calentadores. Los recintos con calefacción son muy eficientes para proteger el hormigón, pero son probablemente los más costosos. Los recintos pueden ser de madera, de lona o de polietileno. También están disponibles los recintos prefabricados de plástico rígido. Los recintos plásticos, que admiten el pasaje de la luz del día, son los más populares, pero la calefacción temporal en estos recintos puede ser costosa. Los recintos se pueden fabricar para que se muevan junto con los encofrados volantes, aunque normalmente, deben ser removidos para que el viento no interfiera con el manejo de los encofrados hacia su posición. De la misma manera, los recintos se pueden construir en paneles largos, tales como encofrados con los rompevientos incluidos. El calor y la humedad se pueden retener en el hormigón con las mantas aisladoras comercialmente disponibles. La eficiencia del aislamiento se puede determinar con la colocación de un termómetro debajo de éste y en contacto con el hormigón. Si la temperatura baja más allá de los límites establecidos en la tabla 7, se debe aplicar un material aislante suplementario o un material con un valor de R mayor. Las esquinas y los bordes son más vulnerables a la congelación. En vista de esto, las temperaturas en estas áreas se deben verificar con frecuencia. Los pavimentos de hormigón se pueden proteger del clima frío esparciéndose sobre la superficie 300 mm o más de paja o heno secos. Se deben usar lona, láminas de polietileno o papel impermeable como cubierta protectora sobre la paja o el heno, para que el aislamiento sea más eficiente y para prevenir que estos materiales vuelen con el viento. La paja y el heno se deben mantener secos para que su valor de aislamiento no disminuya considerablemente. Las mantas aisladoras para la construcción se producen con fibras de vidrio, espuma de poliuretano de celdas abiertas, espuma de vinilo, lana mineral o fibras de celulosa. Las cubiertas externas se producen con lona, polietileno tejido u otras telas duras que van a resistir al manejo brusco. El valor de R para las mantas aisladoras típicas es cerca de 1.2 m²°C/W, para un espesor de 50 a 70 mm, pero como los valores de R no se marcan en las mantas, su eficiencia se debe verificar con un termómetro. Si es necesario, se las puede usar en dos o tres capas para lograr el aislamiento deseado. En la construcción de hormigón en clima frío, se pueden emplear tres tipos de calentadores o calefactores: flama directa, flama indirecta y sistemas hidrónicos. Los calefactores de flama indirecta poseen ventilación para remover los productos de la combustión. Donde se vaya a proveer calor a la parte superior del hormigón fresco, como por ejemplo en una losa de piso, se requieren calentadores con ventilación. El dióxido de carbono (CO2) en el tubo de salida se debe transportan hacia afuera y se debe prevenir su reacción con el hormigón fresco. Las unidades de flama directa se pueden utilizar para calentar los recintos encerrados debajo del hormigón colocado en losas de piso y techo. Los sistemas hidrónicos transfieren calor a través de la circulación de una solución de glicol/agua en un sistema cerrado de tuberías y mangueras. Estos sistemas transfieren calor más eficientemente que los sistemas de aire forzado, sin los efectos negativos de los gases de escape y del secado del hormigón por movimiento del aire. El calor específico de la solución glicol/agua es más que seis veces mayor que el del aire. Cualquier calentador que queme combustible fósil produce dióxido de carbono (CO2), el cual reacciona con el hidróxido de calcio en la superficie del hormigón fresco para formar una capa frágil de carbonato de calcio, que interfiere en la hidratación del cemento. El resultado

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es una superficie débil, gredosa que se va a espolvorear bajo la acción del tránsito. La profundidad y el grado de la carbonatación dependen de la concentración del CO2, temperatura de curado, humedad, porosidad del hormigón, periodo de exposición y método de curado. Por lo tanto, no se deben utilizar los calefactores de flama directa para la calefacción inmediatamente después de las operaciones de colado, sino se debe esperar, por lo menos, 24 horas. El monóxido de carbono (CO), otro producto de la combustión, normalmente no es un problema, a menos que el calentador utilice aire recirculante. Una exposición por cuatro horas a 200 ppm de CO producirá dolores de cabeza y náuseas. Tres horas de exposición a 600 ppm puede ser fatal. También se puede utilizar electricidad para el curado del hormigón en el invierno. Un método es emplear mantas eléctricas grandes equipadas con termostatos. Además, las mantas se pueden utilizar para descongelar las subrasantes o los cimientos de hormigón. El vapor consiste en otra fuente de calor para el colado en el invierno. Se puede conducir el vapor vivo o directo por medio de una tubería hacia dentro del recinto o se lo puede proveer a través de unidades radiantes. Al elegirse una fuente de calor, se debe tener en cuenta que el propio hormigón suministra calor durante la hidratación del cemento y este calor frecuentemente es suficiente para las necesidades de curado, si se lo retiene en el hormigón, a través de aislamiento. Enfriamiento después del periodo de protección Los reglamentos requieren que la fuente de calor y la cubierta de protección se remuevan lentamente cerca del fin del periodo de curado, para evitar el agrietamiento del hormigón, resultante de cambios repentinos de la temperatura. La caída de temperatura se aplica a la temperatura de la superficie y, consecuentemente, las tasas de enfriamiento para la superficie del hormigón masivo (secciones de gran espesor) son menores que elementos delgados.

Nota: Para la preparación del presente apunte de cátedra se han tomado como base las siguientes publicaciones: “HORMIGÓN: ESTRUCTURA, PROPIEDADES Y MATERIALES. Unidad 7: HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO”. Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. “Diseño y control de mezclas de hormigón”, S. H. Kosmatka, B. Kerkhoff, W. C. Panarese, J. Tanesi, Portland Cement Association, 2004. “Curso de Tecnología del hormigón”, A. Castiarena, Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón, 1994. “Concrete”, S. Mindess, J.F. Young, Prentice Hall, Inc., E.E.U.U., 1981. “TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN FRESCO”, D.A. Bascoy, Ed. Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón, 1992. Manual del Hormigón Elaborado. Asociación Argentina del Hormigón Elaborado. “Ese Material llamado Hormigón”, Ed. N. G. Maldonado, M.F. Carrasco, Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón. ISBN 978-987-21660-5-2, octubre 2012.

Santa Fe, abril 2013

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